DE2138338A1

DE2138338A1 - Regeleinrichtung fuer eine in die abgasanlage eingesetzte reinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2138338A1
Application number: DE2138338A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl Ing Herrbrich
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1971-07-30
Filing date: 1971-07-30
Publication date: 1973-02-08
Also published as: FR2149115A5; JPS5146206B1; IT955704B; US3844119A; GB1357485A

Description

Dr.-Ing. b.c. F.PORSCHE KG · 7 STUTTGART-ZUFFENHAUSEN · PORSCHESTRASSE 42

Regeleinrichtung für eine" in die Abgasanlage P 9^ eingesetzte Reinigungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für eine in die Abgasanlage einer Brennkraftmaschine eingesetzte, die Schadstoffe der Abgase absorbierende Reinigungsvorrichtung, welche in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine den Durchfluß der Abgase duroh die Reinigungsvorrichtung steuert.

Durch Einrichtungen der genannten Art wird die Leistung der Brennkraftmaschine erhöht und die Lebensdauer der Reinigungs vorrichtung verlängert·

Einrichtungen zur Verminderung der sohädlichen Bestandteile des Abgases von Brennkraftmaschinen sind bekannt. So zeigt die DT-OS 1 946 862 einen Nachbrenner« der in die Abgasleitung einer Brennkraftmaschine eingesetzt 1st. Dieser Nachbrenner weist eine federbelastete Drosselklappe auf« die in der Strömungsrichtung des Abgases angeordnet ist und je nach Motorbelastung das Abgas über den Nachbrenner öder direkt In die Atmosphäre leitet. Diese Einrichtung hat jedooh den Nachteil« daß der Abgasstrom duroh eine mechanisch betätigte Drosselklappe gesteuert wird« die duroh einem großen Verschleiß und einer laufenden Wartung unterliegenden Betätigungsgestänge betätigt wird. Ferner besteht die Gefahr« daß die Lageretellen der Drosselklappe im Laufe der Betriebszeit der Brennkraftmaschine duroh Korrosion schwergängig werden« so daß bei erhöhtem Staudruck des Abgases ,ein selbständiges Offnen der Drosselklappe verhindert wird« was zu sohweren Beschädigungen des Nachbrenners fUhrt bzw. die Leistung der Brennkraftmaschine durch den zu hohen Staudruck der Abgase vermindert. Ferner setzen sloh infolge der Korrosion Ablagerungen auf der Drosselklappe fest« woduroh ein dioh-

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tes Schließen derselben nicht mehr gewährleistet und eine einwandfreie Ausscheidung der für die Umwelt gefährlichen Schadstoffe der Abgase in Frage gestellt wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine sicher funktionierende und wartungsfreie Regeleinrichtung zu schaffen, mit welcher die Abgase der Brennkraftmaschine je nach Betriebszustand derselben selbsttätig und ohne mechanisch bewegte Steuerteile über eine Reinigungsvorrichtung oder direkt in die Atmosphäre abgeführt werden.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die Regeleinrichtung durch eine strömungsgesteuerte Abgasführung gebildet wird, die zwischen einem Abgassammeirohr der Abgasanlage und einem als Reinigungsvorrichtung dienenden Katalysator angeordnet ist und durch den Strömungswiderstand des Katalysators und in der Abgasführung angeordneten Abgasführungskanälen gesteuert wird. Vorteilhaft weisen die Abgasführungskanäle einen unterschiedlichen Querschnitt auf, die mit dem Abgassammeirohr der Brennkraftmaschine verbunden sind und in eine Verbindungsstelle zweier Abgaskanäle münden, die mit in die Atmosphäre führende Abgasleitungen verbunden sind, wovon in. die eine Abgasleitung der Katalysator eingesetzt ist. Zweckmäßig münden die Abgasführungskanäle strömungsgünstig so in die Verbindungsstelle der Abgaskanäle ein.» daß der Abgasführungskanal der mit dem Katalysator versehenen Abgasleitung und der im Querschnitt kleinere Abgasführungskanal der ins Freie führenden Abgasleitung zugeordnet.ist. Vorzugsweise wird die strömungsgesteuerte Abgasführung durch , ein selbständiges Bauteil gebildet. Vorteilhaft ist die strömungsgesteuerte Abgasführung mit den Abgasleitungen lösbar verbunden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die gekennzeichneten Merkmale eine Regeleinrichtung zur Steuerung der Abgase erhalten wird, die ohne

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mechanisch bewegte Teile auskommt, keine Wartung benötigt und sich durch eine sichere Funktion auszeichnet. Dies wird durch eine strömungsgesteuerte Abgasführung erzielt, die zwischen dem Abgassammeirohr der Brennkraftmaschine und den in die Atmosphäre führenden Abgasleitungen angeordnet ist und dessen Wirkungsweise dem eines Fluidik-Elementes entspricht. Zu diesem Zweck ist die strömungsgesteuerte Abgasführung mit verschieden großen Kanälen versehen, die jeweils strömungsgünstig mit einer Abgasleitung, die direkt in die Atmosphäre führt und mit einer mit einem Katalysator versehenen Abgasleitung zusammenarbeiten. Durch diese einfache und kostensparende Ausbildung wird je nach Betriebszustand der Brennkraftmaschine, das heißt je nach Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, mehr oder weniger Abgas über den Katalysator geleitet, so daß bei mittlerer Drehzahl und bei Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine, wie ζ*Β. im Stadtverkehr, die Abgase nur über den Katalysator und bei höherer Drehzahl der Brennkraftmaschine, wie z.B. bei einem ÜberholVorgang im Stadtverkehr oder beim Überlandverkehr, ein Teil der Abgase direkt unter Umgehung des Katalysators in die Atmosphäre gelangen, wodurch der Katalysator vor'Überhitzung ausreichend geschützt wird. In diesen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine ist eine Abgasreinigung nicht mehr zwingend notwendig, da sich die Fahrzeuge außerhalb der konzentrierten Fahrzeugmassen, wie z.B. in Stadtgebieten, bewegen, wo die Dichte der schädlichen Abgasanteile nicht für die Umwelt gefährlich wird. Die kurzzeitige Umgehung des Katalysators während eines Beschleunigungsvorganges beim Überholen im Stadtgebiet kann -in Kauf genommen werden, da hierbei nur kurzzeitig ungereinigte Abgase ins Freie gelangen. Durch die Ausbildung der strömungsgesteuerten Abgasführung als selbständiges und lösbar mit den Abgasleitungen'verbundenes Bauteil kann dies bei evtl. Beschädigungen zeit- und kostensparend ersetzt werden. Außerdem ist es ohne größere Änderungen jederzeit möglich, diese Einrichtung auch nachträglich an bereits vorhandene Abgas anlagen anzuordnen.

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In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung anhand einer schematisehen Darstellung der Regeleinrichtung für- eine Abgasreinigungsvorrichtung von Brennkraftmaschinen gezeigt.

Die Regeleinrichtung 1 besteht aus einer als selbständiges Bauteil ausgeführten strömungsgesteuerten Abgasführung 2, die mit einem Abgassammeirohr 3 einer Brennkraftmaschine 4 verbunden ist. Die strömungsgesteuerte Abgasführung 2 besitzt einen im Querschnitt größeren Abgasführungskanal 5* dem parallel ein im Querschnitt wesentlich kleinerer Abgas- · führungskanal β zugeordnet ist. Der Abgasführungskanal 6

Ψ liegt hierbei in Strömungsrichtung des aus dem Abgassammelrohr 3 strömenden Abgases, während der Abgasführungskanal 5 U-förmig mit seinen Ein- und Austrittsoffnungen 7, 8 senkrecht zur Strömungsrichtung des Abgases angeordnet ist. Beide Kanäle 5, 6 sind mit ihren Einströmöffnungen 7, 9 mit dem Abgassammeirohr 3 verbunden. Die Austrittsöffnungen 8, 10 sind nahezu rechtwinkelig zueinander angeordnet und münden beide in eine Verbindungsstelle 11, an die zwei Abgasleitungen 12, 13 angeschlossen sind. Die Verbindungsstelle 11 besteht aus zwei Abgaskanälen 14, 15, die V-förmig so zusammengeführt sind, daß deren theoretische Mittelachsen X sich im Bereich der Auslaßoffnungen 8, 10 der Kanäle 5, 6 schneiden. In die mit dem Abgaskanal l4 verbundene Abgasleitung 12 ist

eine Reinigungsvorrichtung 16, die durch einen an sich bekannten Katalysator 17 gebildet wird, eingesetzt. Die mit dem Abgaskanal 15 verbundene Abgasleitung 13 führt direkt in die Atmosphäre.

Die Wirkungsweise der Regeleinrichtung 1 ist folgende: Wird die Brennkraftmaschine 4, z.B. im Stadtverkehr,'betrieben, so ist deren Drehzahl und die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases relativ niedrig. Das Abgas der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine 4 "strömt über das Abgassammeirohr 3 in die strömungsgesteuerte Regeleinrichtung 1 ein. Durch das relativ kleine Gasvolumen bzw. der niederen Strömungsgeschwin-

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digkeit nimmt das Abgas den Weg des geringsten Widerstandes, also über den im Querschnitt großen Abgasführungskanal 5» Durch den Abgasführungskanal 6 strömt hierbei nur eine kleine, nicht in Betracht zu ziehende Abgasmenge. Da die Auslaßöffnung 8 des Abgasführungskanals 5 genau strömungsgünstig in den Abgaskanal 14 der Verbindungsstelle 11 mündet, wird der gesamte Abgasstrom in die Abgasleitung 12 geleitet, wodurch die schädlichen Bestandteile des Abgases durch den Katalysator 17 chemisch in für die Umwelt\unschädliche Stoffe umgesetzt werden. Wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine und dadurch das 'Abgasvolumen bzw. die ^Strömungsgeschwindigkeit der Abgase erhöht, wie z.B. bei Überlandfahrten des Fahrzeuges oder bei einem kurzzeitigen Ube'rholvorgang im Stadtgebiet, so stellt der Katalysator 17 dem Abgasstrom einen erhöhten Widerstand entgegen. Der daraus resultierende Rückstau des Abgasstromes und das durch den Abgasführungskanal 6 aufgrund der größeren Strömungsgeschwindigkeit erhöhte Abgäsvolumen bewirkt eine Ablenkung des Abgasstromes im Bereich der Auslaßöffnungen 8, 10 der Kanäle 5,6, so daß ein Teil der Abgase vom Abgasführungskanal 5 durch den Abgasführungskanal 15 strömungsgesteuert umgelenkt wird und über die Abgasleitung 15 direkt unter Umgehung des Katalysators 17 in die Atmosphäre abströmt. Nimmt die Strömungsgeschwindigkeit bzw. das Abgasvolumen ab, so vermindert sich auch der Strömungswiderstand des Katalysators 17 und der Abgasstrom wird durch die strömungsgesteuerte Abgasführung 2 wieder über den Katalysator 17 geleitet. Durch diese Maßnahme wird mit Sicherheit das bei niedrigen Drehzahlen bzw. im Leerlauf der Brennkraft·· maschine einen hohen Schadstoffanteil aufweisende Abgas ohne mechanisch bewegte Steuerteile durch den Katalysator 17 chemisch gereinigt und in die Atmosphäre abgeleitet. Bei einer evtl. Beschädigung bzw. einer starken Verunreinigung des Katalysators 17 erfolgt dieselbe Strömungslenkung des Abgases wie beim Überlandbetrieb des Fahrzeuges. Durch die Ausbildung als selbständiges Bauteil der strömungsgesteuerten Abgasführung 2 kann bei evtl. Beschädigungen, z.B. durch Verkoken* Korrosion usw., die strömungsgesteuerte Abgasführung 2, das

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Abgassammeirohr J5 oder eine der Abgasleitungen 12, 15 jeweils einzeln kosten- und zeitsparend ausgewechselt werden.

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Claims

Schutzrechtsansprüche P 9k

fly Regeleinrichtung für eine in die Abgasanlage einer Brennkraftmaschine eingesetzte, die Schadstoffe der Abgase absorbierende Reinigungsvorrichtung, welche in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine den Durchfluß der Abgase durch die Reinigungsvorrichtung steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (1) durch eine strb'mungsgesteuerte Abgasführung (2) gebildet wird, die zwischen einem Abgassammeirohr (3) der Abgasanlage und einem als Reinigungsvorrichtung (16) dienenden Katalysator (17) angeordnet ist und durch den Strömungswiderstand des Katalysators (17) und in der Abgasführung (2) angeordneten Abgasführungskanälen (5, 6) gesteuert wird.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasführungskanäle (5* 6) einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen, mit dem Abgassammeirohr (3) verbunden sind und in eine Verbindungsstelle (11) zweier Abgaskanäle (14, 15) münden, die mit in die Atmosphäre führenden Abgasleitungen (12, 13) verbunden sind, wovon in eine der Abgasleitungen (12) der Katalysator (17) eingesetzt ist.

3· Regeleinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgas führungskanal (5> 6) strömungsgünstig so in die Verbindungsstelle (11) der Abgaskanäle (l4, 15) einmünden, daß der Abgasführungskanal (5) der mit dem Katalysator (17) versehenen Abgasleitung (12) und der Abgasführungskanal (6) der ins Freie führenden Abgasleitung (13) zugeordnet ist.

K. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die strömungsgesteuerte Abgasführung (2) durch ein selbständiges Bauteil gebildet wird.

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5· Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die strömungsgesteuerte Abgasführung (2) mit den Abgasleitungen (>, 12, 13) lösbar verbunden ist.

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